城市气象学第一章：城市环境气象学.

《城市气象学第一章：城市环境气象学.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市气象学第一章：城市环境气象学.（117页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、城市环境气象学 课程介绍 参考书： 周淑贞等周淑贞等, ,城市气候学城市气候学, , 气象出版社气象出版社, 1994, 1994 周淑贞等周淑贞等, ,气象学与气候学气象学与气候学, , 高等教育出版社高等教育出版社, 1997, 1997 徐祥德等城市环境气象学引论（第一版）北京：气象出徐祥德等城市环境气象学引论（第一版）北京：气象出 版社，版社，20022002 课程介绍 课程目标： 掌握城市各气象要素与周围郊区相应要素特征的差异；掌握城市各气象要素与周围郊区相应要素特征的差异； 明确城市气候产生的原因；明确城市气候产生的原因； 掌握城市气象各要素特征对人类生活有利和不利的影响；掌握城市

2、气象各要素特征对人类生活有利和不利的影响； 了解如何改善城市气候环境的方法和途径。了解如何改善城市气候环境的方法和途径。 课程介绍 主要内容 1. 绪论 2. 城市大气 3. 城市日照与辐射 4. 城市热量平衡与水分平衡 5. 城市热岛 6. 城市风场 7. 城市湿度、雾与水平能见度 8. 城市云与降水 第一章 绪论 1.城市发展面临的环境恶化问题 2.城市气象学的概念 3.城市气象特点、成因、研究对象和任 务 4.城市气象学的发展简史和新动向 5.城市气象学研究方法 为什么要学习城市环境气学？ 1.1城市发展面临的环境恶化问题 对城市气候有哪些直观感觉？ （1）空气混浊、多烟多尘土 紫陌红尘

3、扑面来-唐代刘禹锡 用来形容长安街市繁华，飞尘扑面 （2）城市多雾：重庆、伦敦 “蜀犬吠日，吠所怪也” 重庆冬季多浓雾蔽天，偶逢日出，犬都因奇 怪而吠叫。 （3）城郊温差大 （1）人口问题 （2）空气污染加剧 （3）水污染严重和水资源短缺 （4）城市绿地覆盖率低 （5）城市基础设施建设欠帐多，排水设施落 后 （6）大量耕地被占用 （7）城市通风廊道欠缺，热岛效应严重 1.1城市发展面临的环境恶化问题 1.1城市发展面临的环境恶化问题 1.1.2空气污染加剧 长期以来，我国的能源结构以煤为主，产生 了大量的烟尘、二氧化硫等污染物，导致严重 的煤烟型大气污染； 迅速的城市化伴随机动车保有量的快速增

4、长 ，在一些大、中城市出现了严重的机动车尾气 污染，形式严峻。 大气污染 城市汽车 废气 霾 由于我国城市机动车辆的迅速增长，城市空 气污染正由煤烟型污染向煤烟与机动车混合型污 染转变，一些大中城市频繁出现灰霾天气。机动 车污染导致大中城市频繁出现灰霾天气。 北京市通州区梨园地区某小区外的一片空地,每天都有 数辆次机动三轮车前来倾倒垃圾,而每隔三两天便会就地焚 烧一次,伴随着浓烟的是刺鼻的气味。 1、气候变暖 由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应，是对 全球气候的最主要影响。 2、平流层臭氧层变薄 高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污 染物使臭氧大量分解，引发的“臭氧洞”问题，成为

5、了全球 关注的焦点。 3、陆地和海洋生物受到污染 4、产生酸雨 大气污染产生的后果 酸雨 定义 被大气中存在的酸性气体 污染，PH5.6的雨水 称为酸雨 主要由煤、石油和 天然气等化石燃料燃烧 产生的二氧化硫、氮氧 化物等酸性气体，经过 复杂的大气化学反应,被 雨水吸收溶解而成。 酸雨的分布 全球有三大 块酸雨地区：西 欧, 北美和东南 亚。我国长江以 南也存在连片的 酸雨区域。 酸雨的危害 森林退化，湖泊酸化，鱼类死亡，水生生 物种群减少，农田土壤酸化、贫脊，有毒重金 属污染增强，粮食、蔬菜、瓜果大面积减产， 使建筑物和桥梁损坏，文物面目皆非 1.1城市发展面临的环境恶化问题 1.1.3水污

6、染严重和水资源短缺 水资源短缺和水污染问题将成为我国城市在21世纪 面临的最紧迫的环境问题。 水污染严重 城市水污染主要由工厂排水和城市居民生活污水造 成的，目前我国每日排放的废污水量约1亿多吨，这些污 水有80%未经处理直接排入水域，造成全国1/3以上河段 受到污染；同时90%以上城市水域污染严重。 2000年时，乌鲁木齐柴 窝堡湖还是水泊荡漾 近年来，乌鲁木齐柴窝堡湖水位 下降明显，不少水域裸露出来。 北京市昌平区小汤山镇官牛坊 ， 这座垃圾场就在一条 小河的边上，河水不可避免地遭受到垃圾的污染。 1.1城市发展面临的环境恶化问题 1.1.4天然植被减少，城市绿地覆盖率低 城市绿地对城市生

7、态环境系统内的物质循环具有 十分重要的意义。但由于城市发展建设，自然环 境中的植被被不断破坏，代之以稠密的人口、建 筑物，城市绿地的多种环境功能正在逐步丧失， 已经成为尖锐的环境问题。 1.1城市发展面临的环境恶化问题 1.1.5城市基础设施建设缺失，排水设施 落后。 首先，我国目前有50%城市没有排水 管网，城市污水处理率仅为5%左右。 1.1城市发展面临的环境恶化问题 1.1.6 大量耕地被占用 1.1.7 城市通风廊道没有，热岛效应严重 污染的气体不能及时排掉，热量散发缓慢 ，造成热岛效应。 城市热岛 热岛效应及其防治 “热岛效应” 是指城市气温比周围地区高的现 象，即气温以城市为中心向

8、郊区递减。如 果将高温区用红色描出，低温区用蓝色描 出，城市就象汪洋大海中的孤岛，气象学 上把这种现象称之为城市“热岛效应”。 “热岛效应” 形成原因： 城市工业的高度集中 城市人口密集 “热岛效应”能引发人类许多疾病。如消化系 统疾病、神经系统损害、忧郁症及呼吸道 疾病、皮肤病等。 防止和减轻“热岛效应”的方法：把建筑物表 面涂上白色或换上浅颜色的材料，以减少 吸收太阳辐射；在路边、花园和屋顶种花 栽树，可使城市温度下降；将分散的热源 集中控制，提高工业热源和能源的利用率 ，减少热量散失和释放。 什么是城市气象？ 1.城市气象学的概念 城市气象学 城市学环境科学气象学 1.城市气象学的概念

9、1.1 城市学和环境科学的概念 1.2 有关气象学的概念 1.3 城市气象 城市学 城市，具有一定人口规模、以非农业人 口为主的居民点。 城市学，以城市总体为研究对象，探讨 城市建设和发展中的各种宏观的、综合 的战略问题的学科。 环境科学 研究人类生存的环境质量及其保护与改善 的科学。 环境科学研究的环境，是以人类为主体 的外部世界，即人类赖以生存和发展的物 质条件的综合体，包括自然环境和社会环 境。 气象学 定义： 气象学是把大气当作研究的客体，从定性和定 量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大 气的天气情况和变化规律和对天气的预报。 1.1 有关气象学的概念 天气与气候 天气的概念 ：

10、指一个地区短时间内大气 的具体状态。 例如：三亚市某日的最高气温30C，最低气温20C ，午 后有雷阵雨，这些都属于天气现象。 气候的概念 ： 指一个地方多年的天气平均状况。 例如：在中国，东部地区7月较为闷热；北方地区1月和2月 多严寒天气；某市年平均气温为25C，昆明四季如春，这 些都属于气候现象。 l气候学（climatology） 概念：某地气候在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长 时间的相互作用下，某时段内（一般指30年以上）大量天气过程的综合 。 四个基本特征： （1）气候和天气关系密切，却是既有联系又有区别的二个不同概念。 天气（weather）概念某地区，在某短时间内气

11、象要素（气温、气压 、湿度等）和天气现象（云、雨、雾等）的综合。微观 （2）气候是长期天气状况的综合。 天气过程短期过程。 天气特征瞬息万变的不稳定特性。 气候过程长期天气过程。 气候特征相对稳定特性。 （3）气候具有显著的区域性 外地气候规律不能完全适合于本地，而本地气候规律 必须据本地气候资料并结合本地的地理环境来进行探索。 （4）气候虽具一定稳定性，但仍有变化 如：南京春末初夏出现常规梅雨气侯，但有些年份 则出现无雨的空梅或雨量过多的梅雨现象。 气候的形成和变化 形成因子：A、太阳辐射大气运动最根本的能源。 B、地面状况大气直接的热源和水源。 C、大气环流双重性质。 D、人类活动释放能量

12、、改变地表特性。 太阳辐射 大气环流 气候 地面状况 人类活动 1.2 城市气象 城市气象的概念： 在区域气候背景下，经过城市化后，在大城市的 特殊下垫面和城市中人类活动的影响下形成的一 种局地气候。 思考题 1. 城市发展面临的环境恶化问题。 2. 大气污染产生的后果。 3. 什么是酸雨？ 4. 环境科学研究的环境包括哪些？ 5. 什么是城市气象？ 1.3 城市气象的特点、成因、 研究对象和任务 城市与郊区气象差异的比较 城市气象的特点 浑浊岛 热岛 干岛 湿岛 雨岛 城市气象 主要特征 城市气象的特点 城市气象的特点 马斯河谷事件 1930年12月的某天，比利时缪斯河谷地 区数百位居民突然

13、病倒，其中60人死亡 。 多诺拉事件 1948年10月末，美国1.4万人的工业小 镇多诺拉一下子有6000多人患病， 17人死亡。 伦敦烟雾事件 1952年12月5-8日，大雾笼罩伦敦城，死 亡4000多人。两个月后，又有陆续8000人 丧生。 城市气象的特点 美国洛杉矶光化学烟油事件（光化学反应形成二次 污染物） 洛杉矶是美国的工业城市，1952年洛杉矶有 250多万辆汽车，这些汽车排放大量的氮氧化物、 碳氢化合物和一氧化碳。由于阳光强烈，汽车排放 的尾气引起以臭氧为主的光化学烟雾，使数百人死 亡，植物大面积受害。 日本四日市事件（大气污染） 1955年日本四日市建成第一座炼油厂，1961

14、年因当地工厂废气排放，造成哮喘病大流行，到 1972年为止，患者达6000多人。 大气污染产生的后果 大气污染的后果能有多严重？ 外星人被熏掉下来了 城市气象的特点 大气污染产生的后果 大气污染的后果能有多严重？ 骑扫帚飞的巫婆被熏掉下来了 城市气象的特点 大气污染产生的后果 大气污染的后果能有多严重？ 丘比特都被熏掉下来了 城市气象的特点 城市热岛 城市气象的特点 广州市热岛分布图 利用实测气象数据进行北京市热岛分布研究效果图 城市气象的特点 城市气候的成因 城市化的特点 非农业人口高度聚居的区域 高强度的经济活动地区 具有特殊性质的下垫面 下垫面 ( underlying surface) 是指与大气下层直接接触的地球表面。大 气圈以地球的水陆表面为其下界，称为大气层的 下垫面。它包括地形、地质、土壤和植被等，是 影响气候的重要因素之一。 具有特殊性质